離子交換樹脂應(yīng)為不溶性物質(zhì)。但樹脂在合成過程中夾雜的聚合度較低的物質(zhì),及樹脂分解生成的物質(zhì),會在工作運行時溶解出來。交聯(lián)度較低和含活性基團多的樹脂,溶解傾向較大。
離子交換樹脂含有大量親水基團,與水接觸即吸水膨脹。當(dāng)樹脂中的離子變換時,如陽離子樹脂由H+轉(zhuǎn)為Na+,陰樹脂由Cl-轉(zhuǎn)為OH-,都因離子直徑增大而發(fā)生膨脹,增大樹脂的體積。通常,交聯(lián)度低的樹脂的膨脹度較大。在設(shè)計離子交換裝置時,考慮樹脂的膨脹度,以適應(yīng)生產(chǎn)運行時樹脂中的離子轉(zhuǎn)換發(fā)生的樹脂體積變化。
樹脂顆粒使用時有轉(zhuǎn)移、摩擦、膨脹和收縮等變化,長期使用后會有少量損耗和破碎,故樹脂要有較高的機械強度和耐磨性。通常,交聯(lián)度低的樹脂較易碎裂,但樹脂的耐用性更主要地決定于交聯(lián)結(jié)構(gòu)的均勻程度及其強度。如大孔樹脂,具有較高的交聯(lián)度者,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,能耐反復(fù)再生。
結(jié)膠體硅是強堿陰樹脂再生不當(dāng)產(chǎn)生的現(xiàn)象。當(dāng)原水中二氧化硅和強酸陰離子比值較大或有弱堿陰樹脂吸收水中強酸時,在陰樹脂再生中可能出現(xiàn)結(jié)膠體硅的現(xiàn)象。一般在堿液濃度較高,溫度和流速較低時更易發(fā)生這種現(xiàn)象。
有機物污染樹脂是水處理中存在的主要問題。隨著天然水的污染越來越嚴(yán)重,樹脂的污染給水處理帶來了很大的威脅。樹脂堿性越強,受到有機物污染的程度越嚴(yán)重,進水中有機物和強酸陰離子比值越大,對樹脂污染程度越大。
水處理樹脂有什么優(yōu)勢?
1.超純水樹脂能夠有效提高產(chǎn)水電阻率,產(chǎn)水電阻率高能夠達(dá)到18.25兆歐以上。
2.軟化樹脂能夠有效降低原水的硬度,使硬水轉(zhuǎn)化成為軟水,應(yīng)用在工業(yè)中的被稱為工業(yè)級軟化樹脂,應(yīng)用在食品、飲用水中的稱為食品級軟化樹脂。
3.螯合樹脂能夠有效吸附水中的金屬離子,對金屬離子的選擇性非常高,且抗污染性能。
4.冷凝水樹脂通常使用在電廠用水處理中,能夠有效提高產(chǎn)水質(zhì)量,使產(chǎn)水達(dá)到電廠用水標(biāo)準(zhǔn)。
5.電泳漆樹脂具有非常的抗腐蝕性和抗污染性,能夠有效過濾電泳漆廢水,使產(chǎn)水達(dá)到回收、使用的標(biāo)準(zhǔn)。
離子交換是一種可逆的化學(xué)反應(yīng),其中從溶液中除去溶解的離子并用相同或類似電荷的其他離子替換。離子交換樹脂本身不是化學(xué)反應(yīng)物,而是促進離子交換反應(yīng)的物理介質(zhì)。樹脂本身由形成烴網(wǎng)絡(luò)的有機聚合物組成。整個聚合物基質(zhì)是離子交換位點,其中帶正電離子(陽離子)或帶負(fù)電離子(陰離子)的所謂“官能團”固定在聚合物網(wǎng)絡(luò)上。這些官能團容易吸引相反電荷的離子。
離子交換樹脂基質(zhì)通過在稱為聚合的過程中使烴鏈彼此交聯(lián)而形成。交聯(lián)使樹脂聚合物具有更強,更有彈性的結(jié)構(gòu)和更大的容量(按體積計)。雖然大多數(shù)IX樹脂的化學(xué)組成是聚苯乙烯,但某些類型是由丙烯酸(丙烯腈或丙烯酸甲酯)制造的。然后樹脂聚合物經(jīng)歷一種或多種化學(xué)處理以將官能團結(jié)合到位于整個基質(zhì)中的離子交換位點。這些官能團賦予IX樹脂其分離能力,并且從一種樹脂到下一種樹脂會有很大差異。
隨著時間的推移,污染物離子與離子交換樹脂中的所有可用交換位點結(jié)合。一旦樹脂耗盡,通過所謂的再生循環(huán)將其恢復(fù)以供進一步使用。在再生循環(huán)期間,通過施加濃縮的再生溶液基本上逆轉(zhuǎn)離子交換反應(yīng)。根據(jù)樹脂的類型和手頭的應(yīng)用,再生劑可以是鹽,酸或苛性堿溶液。隨著再生循環(huán)的進行,離子交換樹脂釋放污染物離子,將它們交換為再生溶液中存在的離子。污染物離子將作為再生劑流出物流的一部分離開樹脂系統(tǒng),并且需要被適當(dāng)?shù)嘏懦觥?/p>